Question

【題目】疊氮化鈉(NaN3)常用作汽車安全氣囊中的藥劑。實驗室制取疊氮化鈉的原理、實驗裝置及實驗步驟如下：

①打開裝置D導管上的旋塞，加熱制取氨氣。

②再加熱裝置A中的金屬鈉，使其熔化并充分反應后，再停止加熱裝置D并關閉旋塞。

③向裝置A中b容器內充入加熱介質并加熱到210～220℃，然后通入N2O。

④冷卻，向產物中加入乙醇(降低NaN3的溶解度)，減壓濃縮結晶后，再過濾，并用乙醚洗滌，晾干。

已知：I．NaN3是易溶于水的白色晶體，微溶于乙醇，不溶于乙醚；

II．NaNH2熔點210℃，沸點400℃，在水溶液中易水解。

請回答下列問題：

(1)裝置B中盛放的藥品為_____________；裝置C的主要作用是______________________。

(2)步驟①中先加熱通氨氣的目的是_____________________________________；步驟②氨氣與熔化的鈉反應生成NaNH2的化學方程式為_______________________________。步驟③中最適宜的加熱方式為 ___________(填“水浴加熱”，“油浴加熱”)。

(3)N2O可由NH4NO3在240～245℃分解制得(硝酸銨的熔點為169.6℃)，則可選擇的氣體發生裝置是(填序號)___________。

(4)生成NaN3的化學方程式為 _____________________________________。

(5)圖中儀器a用的是鐵質而不用玻璃，其主要原因是__________________。

(6)步驟④中用乙醚洗滌的主要目的是_______________________________。

(7)實驗室用滴定法測定疊氮化鈉樣品中NaN3的質量分數：①將2.500 g試樣配成500.00 mL溶液。②取50.00 mL溶液置于錐形瓶中，加入50.00 mL 0.1010 mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液。③充分反應后，將溶液稍稀釋，向溶液中加入8 mL濃硫酸，滴入3滴鄰菲啰啉指示液，用0.0500mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定過量的Ce4+，消耗溶液體積為29.00mL。測定過程的反應方程式為：2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑；Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+；試樣中NaN3的質量分數為_______________。

Answer 1

【答案】堿石灰(或氫氧化鈉固體) 冷凝分離出水 排盡裝置中的空氣 2Na+2NH32NaNH2+H2 油浴加熱 I、 IV NaNH2+N2ONaN3+H2O 反應過程中可能生成的NaOH能腐蝕玻璃 NaN3不溶于乙醚，能減少NaN3的溶解損耗；且乙醚易揮發，有利于產品快速干燥 93.60%(0.9360)

【解析】

由反應步驟可知制取疊氮化鈉的原理為，先通入氨氣與鈉先反應生成NaNH2和氫氣，反應生成的NaNH2再與通入的N2O反應生成NaN3和H2O。

（1）制備的氨氣中含有大量的水，用C裝置冷凝分離出水，B中盛放堿石灰干燥氨氣，故答案為：堿石灰；冷凝分離出水；

（2）步驟①中用氨氣排盡裝置中的空氣，防止加熱時空氣中的氧氣等能與鈉反應；步驟②中氨氣與鈉反應生成NaNH2和氫氣，反應方程式為：2Na+2NH32NaNH2+H2；水的沸點為100℃，不能達到反應控制的溫度210一220℃，故用油浴加熱，故答案為：排盡裝置中的空氣；2Na+2NH32NaNH2+H2；油浴加熱；

（3）硝酸銨的熔點為169.6℃，因NH4NO3在240-245℃分解時已經熔化，分解反應中還生成水，故選I、 IV，故答案為：I、 IV；

（4）氨氣與鈉反應生成的NaNH2與通入的N2O反應生成NaN3和H2O，反應的化學方程式為NaNH2+N2ONaN3+H2O，故答案為：NaNH2+N2ONaN3+H2O；

（5）反應過程中有水生成，會反應生成NaOH腐蝕玻璃，故答案為：反應過程可能生成的NaOH能腐蝕玻璃；

（6）NaN3不溶于乙醚，可以減少晶體的損失，有利于產品快速干燥，故答案為：NaN3不溶于乙醚，能減少NaN3的溶解損耗；且乙醚易揮發，有利于產品快速干燥；

（7）50.00 mL 0.1010 mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液中n[(NH4)2Ce(NO3)6]= 0.1010mol·L－1×50.00×10－3L=5.050×10－3mol，參與第二步反應的量 n[(NH4)2Fe(SO4)2]= 0.0500mol·L－1×29.00×10－3L=1.450×10－3mol，與NaN3反應的n[(NH4)2Ce(NO3)6]= 5.050×10－3mol－1.450×10－3mol=3.600×10－3mol，試樣中NaN3的質量分數為(3.600×10－3mol×10×65g/mol)/

2.500 g×100%=93.60%，故答案為：93.60%。